试论单体树脂联产有利于降低生产成本及对环境的污染

戴开良

摘 要：单体树脂联产是指合成的单体只需一步水洗脱溶然后加环氧树脂合成一种低粘环氧丙烯酸酯树脂或者改性环氧丙烯酸酯树脂的生产方法。传统的UV单体生产，一般需要分五步水洗，产生的废水多（平均每生产一吨单体产生2.5吨废水），处理这些废水会对环境造成一定污染，而且成本也高。而传统方法生产的环氧丙烯酸酯树脂或者改性环氧丙烯酸酯树脂一般粘度比较高，需要用活性稀释剂（即UV单体）兑稀。利用单体树脂联产生产UV单体水洗次数由原来的五次降到一次，产生的废水大大减少，同时又保留了大量未反应完的丙烯酸。然后再用得到的UV单体和环氧树脂合成低粘UV树脂，这样合成的树脂相对一般的环氧丙烯酸酯树脂树脂来说间接地降低了对环境的污染，而且还降低了成本。

关键词：单体树脂联产；环氧丙烯酸酯；改性环氧丙烯酸酯；UV单体；降低成本；降低环境污染

1 单体树脂联产的优势

传统的UV单体生产需要五步水洗（包括三步碱洗和两步水洗），第一步水洗，主要洗掉一些水溶性物质和一小部分酸性物质，如催化剂、抗氧剂等；第二步碱洗，叫中和，主要洗掉单体里面的酸性物质，比如未反应完的丙烯酸；第三、四步碱洗，叫萃取，进一步洗掉里面的酸性杂质；第五步水洗主要进一步洗掉里面未完全分离出来的水溶性杂质。与传统UV单体生产相比，单体树脂联产生产UV单体只需一次水洗，主要洗掉一些水溶性物质和一小部分酸性物质，如催化剂、抗氧剂等；产生的废水大大减少，同时又保留了大量的丙烯酸，保留的丙烯酸可以作为下一步合成树脂的原料。所以单体树脂联产合成的树脂较一般的树脂具有低污染，低成本的优势。

实验证明，合成单体后如果不进行水洗，在下一步合成树脂时，单体里面的催化剂甲基磺酸、阻聚剂氯化铜等将会“吃掉”体系里面的环氧树脂导致酸值降不下来，所以必须要进行一步水洗。

2 单体树脂联产的步骤

单体树脂联产分两步合成，第一步，UV单体半成品的合成，酯化完成后只需一步水洗，里面保留了很多未反应完的丙烯酸，然后脱溶。第二步，低粘环氧丙烯酸酯树脂或者改性环氧丙烯酸酯树脂的合成，利用UV单体半成品里面未反应完的丙烯酸作为一部分原料合成UV树脂，根据UV单体半成品的酸值，计算加入一定量的丙烯酸酸或者苯酐等将体系酸值调至一定酸值，然后计算需要加入的环氧树脂的量，得出配方。

2.1 UV单体半成品的合成

合成UV单体半成品的配方（每100g的质量数，下同）：小分子多元醇20～43；丙烯酸35～57；溶剂18～25；催化剂1.5～2；阻聚剂0.05～0.1；抗氧剂 0.3～0.4。

合成UV单体半成品的步骤如下：在四口烧瓶中投入一定比重的丙烯酸及其他原料和助剂，在加热套上装上四口烧瓶、机械搅拌器和回流冷凝管。升温至70℃，然后缓慢升温至85～90℃；保温反应6～8h，在保温过程中，时刻注意回流速度，当出水达到理论出水量时，停止反应，然后降温水洗一次，静置分层，分液得到物料，然后脱溶得UV单体半成品，计算收率，并测量其酸值（10

2.2 单体树脂联产-低粘环氧或改性环氧丙烯酸酯树脂的合成

合成环氧丙烯酸酯树脂的配方：UV单体半成品50～70；丙烯酸或酸酐3～10；环氧树脂25～32；催化剂0.3～0.4；阻聚剂0.1～0.2。

单体树脂联产的步骤如下：测量单体半成品的酸值，将体系按照一定酸值计算需要加入的丙烯酸或酸酐的量，得出配方，按照配方在四口烧瓶中加入反应原料及助剂，升温到100℃再缓慢升温到110℃，保温1h后，升温到118℃保温3～4h，测量酸值小于4（即Av<4）时，降温出料，观察外观无机械杂质，并测量其粘度。

3 传统环氧丙烯酸酯的合成步骤

合成传统的环氧丙烯酸酯树脂，由下述重量份数组成：A组分 丙烯酸20～22.6；环氧树脂57.6～61；催化剂0.3～0.4；阻聚剂0.1～0.2；抗氧剂0.05～0.1；B组分UV单体15～68。

合成环氧丙烯酸酯的步骤如下：按照配方在四口烧瓶中加入A组分原料，升温到100℃再缓慢升温到110℃，保温2h后，升温到118℃保温2～4h，测量酸值小于4（即Av<4）时，降温加入B组分，出料，观察外观无机械杂质，并测量其粘度。

4 具体实施方式及对比

4.1 合成单体

以单体PETA为例，单体树脂联产的PETA半成品的合成过程：按照季戊四醇23.66；环己烷19；丙烯酸55.5；甲基磺酸1.4；氯化铜上0.07；对羟基苯甲醚0.02；次磷酸0.35的配方比例投入物料，按照上述合成步骤操作，计算得到单体半成品的收率为95.5%，并测量其酸值为54mgKOH/g。

传统方法的PETA单体的合成过程：合成步骤一样，停止反应后，水洗五次，然后脱溶，得PETA的单体，计算收率（约为80%），并测量其酸值为0.45mgKOH/g。

4.2 合成树脂

单体树脂联产的配方根据测量上述PETA半成品的酸值为54mgKOH/g，计算将酸值调至110所需要的丙烯酸的量，然后计算所需要的环氧树脂的量，确定配方为：PETA半成品66.8；丙烯酸5.6；环氧树脂（GELR128 ）27.2；三苯基磷 0.32；对羟基苯甲醚 0.08。

树脂合成过程及结果：在四口烧瓶中按照上述配方比列加入反应原料及助剂，升温到100℃再缓慢升温到110℃，保温4.5h，测量酸值为3.4mgKOH/g，降温出料，即得到低粘度的环氧丙烯酸酯，观察外观，并测量其粘度为6100cPa.s/25℃。

传统方法合成环氧丙烯酸酯樹脂，根据同质量的单体PETA得出配方如下：A组分 丙烯酸9.1；GELR128 23.9；三苯基磷0.1；对羟基苯甲醚 0.04；次磷酸 0.02；B组分 PETA 66.8。

树脂合成过程及结果：按照配方在四口烧瓶中加入反应原料及助剂，升温到100℃再缓慢升温到110℃，保温2h后，升温到118℃保温3.5h，测量酸值为3.2mgKOH/g，降温出料，观察外观无机械杂质，并测量其粘度为5100cPa.s/25℃。

4.3 两种树脂的比较

取两者合成的树脂各20g，都加入4%（0.8g）的光引发剂1173，搅拌均匀，备用。取一块干净的瓷砖板，用50微米的涂膜器各刮一处涂膜于瓷砖板上，做上标记，通过UV灯照，固化成膜，分别测量其干性、硬度、附着力、抗划伤、耐黄变等性能，做出比较。两者干性都是全干，附着力一般，抗划伤、耐黄变性能优异，单体树脂联产的硬度为4H，普通方法的硬度为5H，其结果差别不大。

由此可见单体树脂联产关键在于第一步在合成单体上，相对于普通方法有减少污水排放、物料利用率高、收率高等优势。单体树脂联产得到的树脂在性能上跟传统方法得到的树脂差不多，所以，单体树脂联产有降低生产成本、减少对环境污染的优势。

一般环氧丙烯酸酯树脂不用单体PETA开稀，而是用TPGDA开稀，我们将单体树脂联产得到的树脂跟标准的环氧丙烯酸酯比起来，生产成本上因单体的成本降低而降低，也因单体水洗产生的废水减少，降低对环境的污染，性能上硬度明显增加。

5 结束语

单体树脂联产通过减少生产单体时水洗的次数，从而减少废水的排放，减少因水洗洗掉的丙烯酸的损失，从而达到可以降低生产成本，同时也可以降低对环境污染的效果。

参考文献

[1]金养智.紫外光固化活性稀释剂的进展[J].影像技术，2009（02）.

[2]郐羽，牟洋，孙赫，等.官能化丙烯酸酯类涂料树脂的制备及性能研究[J].涂料工业，2012（05）.